Kansainvälinen tiimi on kehittänyt uuden menetelmän, joka parantaa hiukkasten hallintaa reaktoreiden sisällä. Tämä edistysaskel, joka on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä, perustuu fysiikassa käytettyyn ideaan, jota kutsutaan "symmetriateoriaksi". Sen avulla tutkijat voivat luoda reaktoreiden toimintaa varten tarvittavat magneettikentät paljon helpommin.
Kuva Wikimedia
"Stellarator"-nimiset reaktorit, jotka ovat erittäin monimutkaisia rakentaa, hyötyvät erityisesti tästä menetelmästä. Nyt voimme suunnitella niiden magneettijärjestelmän kymmenen kertaa nopeammin ilman tarkkuuden menettämistä. Tämä säästää valtavasti aikaa ja rahaa.
Fuusioreaktorissa vapautuu reaktion aikana hiukkasia, joita kutsutaan "alfahiukkasiksi". Valitettavasti ne pyrkivät pakenemaan, mikä vähentää reaktorin tehokkuutta. Uusi menetelmä auttaa pitämään ne paremmin sisällä, mikä parantaa suorituskykyä.
Aikaisemmin tutkijat käyttivät Newtonin klassisia lakeja laskelmiensa tekemiseen. Mutta se oli erittäin hidasta ja monimutkaista. Uuden menetelmän avulla voidaan nopeasti tunnistaa magneettikentän heikkoudet, jotka rajoittavat plasmaa.
Eikä siinä vielä kaikki: tätä tekniikkaa voidaan myös käyttää tokamakeissa, toisessa fuusioreaktorityypissä. Näissä laitteissa on toinen ongelma: elektronit joskus pakenevat voimakkaasti, mikä voi vahingoittaa niitä. Tämä löytö voisi myös auttaa ratkaisemaan tämän ongelman.
Tämä edistysaskel on lupaava: se voisi nopeuttaa fuusioenergian saapumista elämäämme. Puhdas energia, ilman pitkäaikaisia radioaktiivisia jätteitä, ja lähes rajalliset varat. Tutkijat ajattelevat jopa jo konkreettisia sovelluksia.
Kuinka ydinfuusioreaktori toimii?
Ydinfuusioreaktori pyrkii jäljittelemään sitä, mitä tapahtuu auringossa. Se yhdistää kevyiden atomiydinten, kuten vedyn, ydinfuusioimalla vapauttaen energiaa.
Mutta tätä varten kaasua (kutsutaan plasmaksi) on kuumennettava miljooniin asteisiin. Jotta plasma ei kosketa reaktorin seiniä, se suljetaan erittäin voimakkaaseen magneettikenttään.
Reaktorit, kuten stellaratorit tai tokamakit, käyttävät näitä kenttiä pitääkseen plasman paikallaan. Uusi menetelmä auttaa paremmin suunnittelemaan näitä kenttiä, joten se tekee reaktoreista tehokkaampia.
Sen ansiosta fuusioenergia voisi pian muuttua todelliseksi ratkaisuksi maailman energiakriisiin.
Symmetriateoria
Fysiikassa symmetriateoria auttaa tunnistamaan, mikä ei muutu järjestelmässä, vaikka se kokisi muutoksen. Esimerkiksi, jos pyöritämme ympyrää, se pysyy ympyränä: tämä on symmetria.
Tutkijat käyttävät tätä ideaa monimutkaisten ongelmien yksinkertaistamiseen. Fuusion tapauksessa se mahdollistaa magneettikenttien tehokkuuden laskemisen nopeammin.
Symmetriat ovat läsnä kaikkialla fysiikassa, atomeista tähtiin. Ne ovat jopa mahdollistaneet suuria löytöjä, kuten kvarkkien löytämisen.
Soveltamalla niitä ydinfuusioon näemme, kuinka paljon tämä teoria voi auttaa konkreettisten ongelmien ratkaisemisessa... ja valmistautumisessa energian tulevaisuuteen.